Monde de la Physique : Vêtements climatisés

Les gens se sentent bien dans leur peau à des températures comprises entre 22 et 28 degrés Celsius. Nous atteignons cet objectif avec des T-shirts aérés en été et des pulls chauds en hiver. Une équipe de recherche a mis au point une combinaison climatique qui réchauffe le corps lorsqu’il fait froid et le refroidit lorsqu’il fait chaud. Ceci est rendu possible par des modules spéciaux constitués de cellules solaires flexibles et de films plastiques qui refroidissent ou réchauffent en fonction de l’environnement. Comme le rapportent les scientifiques dans la revue « Science », ces modules pourraient être utilisés pour des combinaisons spatiales ou pour des vêtements fonctionnels lors d’expéditions glaciales.

Pour fabriquer ces vêtements de haute technologie, Yongsheng Chen, de l’Université Nankai de Tianjin, en Chine, et son équipe ont fabriqué des modules flexibles de la taille d’un bloc-notes. Le sommet était constitué d’une cellule solaire en pérovskite avec une efficacité de près de 13 pour cent. C’était suffisant pour fournir suffisamment de courant aux couches actives situées en dessous. Il s’agissait d’un plastique partiellement cristallin qui chauffe lorsqu’une tension électrique est appliquée. Si la tension est coupée, il refroidit à nouveau. Les changements dans la structure cristalline du plastique sont probablement responsables de cet effet dit électrocalorique.

Rafraîchissez-vous ou échauffez-vous – avec le même vêtement

Pendant le fonctionnement, le module effectue un cycle qui se répète environ toutes les secondes. La tension sur le plastique s’allume et s’éteint alternativement, de sorte qu’il chauffe ou refroidit en conséquence. En se rapprochant ou en s’éloignant simultanément de la peau, le module peut réchauffer le corps ou dissiper la chaleur vers l’extérieur et ainsi le refroidir.

Au total, cela a permis de refroidir la peau d’une dizaine de degrés Celsius et de la réchauffer d’un bon trois degrés Celsius. La zone de confort a augmenté d’un remarquable 19 degrés Celsius : il serait alors confortable dans le vêtement à des températures extérieures comprises entre 12,5 et 37,6 degrés Celsius. Jusqu’à présent, aucun autre système pour vêtements fonctionnels ne couvre une plage de températures aussi large. Pour garantir le fonctionnement du système 24 heures sur 24, une batterie lithium-ion stocke l’excès d’électricité pendant la journée. Celui-ci pourrait également être intégré à un tel vêtement.

Sur la base des premiers prototypes, des combinaisons climatiques avec plusieurs modules intégrés pourraient désormais suivre. Le groupe de travail dirigé par Yongsheng Chen estime que son utilisation dans des combinaisons spatiales est logique. Car dans l’espace, les phases solaires plus chaudes alternent rapidement avec des phases froides et sombres. De telles combinaisons climatiques pourraient également convenir aux expéditions dans des environnements extrêmes, par exemple en Antarctique.